中文网站
Nat Med | Një qasje multi-omike për hartëzimin e peizazhit të integruar tumoral, imunitar dhe mikrobik të kancerit kolorektal zbulon ndërveprimin e mikrobiomës me sistemin imunitar.
Edhe pse biomarkuesit për kancerin primar të zorrës së trashë janë studiuar gjerësisht vitet e fundit, udhëzimet klinike aktuale mbështeten vetëm në stadifikimin e metastazave të tumorit-nyjeve limfatike dhe zbulimin e defekteve të riparimit të mospërputhjes së ADN-së (MMR) ose paqëndrueshmërisë së mikrosatelitëve (MSI) (përveç testimit standard të patologjisë) për të përcaktuar rekomandimet e trajtimit. Studiuesit kanë vërejtur një mungesë lidhjeje midis përgjigjeve imune të bazuara në shprehjen e gjeneve, profileve mikrobike dhe stromës së tumorit në kohortën e kancerit kolorektal të Atlasit të Gjenomit të Kancerit (TCGA) dhe mbijetesës së pacientëve.
Ndërsa kërkimet kanë përparuar, karakteristikat sasiore të kancerit kolorektal primar, duke përfshirë natyrën qelizore, imune, stromale ose mikrobike të kancerit, janë raportuar të lidhen ndjeshëm me rezultatet klinike, por ende ka një kuptim të kufizuar se si ndërveprimet e tyre ndikojnë në rezultatet e pacientëve.
Për të analizuar marrëdhënien midis kompleksitetit fenotipik dhe rezultatit, një ekip studiuesish nga Instituti i Kërkimeve Mjekësore Sidra në Katar kohët e fundit zhvilloi dhe validoi një rezultat të integruar (mICRoScore) që identifikon një grup pacientësh me shkallë të mira mbijetese duke kombinuar karakteristikat e mikrobiomës dhe konstantet e refuzimit imunitar (ICR). Ekipi kreu një analizë gjithëpërfshirëse gjenomike të mostrave të ngrira të freskëta nga 348 pacientë me kancer kolorektal primar, duke përfshirë sekuencimin e ARN-së së tumoreve dhe indin e shëndetshëm kolorektal të përputhur, sekuencimin e të gjithë ekzomit, receptorin e thellë të qelizave T dhe sekuencimin e gjenit bakterial rRNA 16S, të plotësuar nga sekuencimi i të gjithë gjenomit të tumorit për të karakterizuar më tej mikrobiomën. Studimi u botua në Nature Medicine si "Një atlas i integruar i tumorit, imunitetit dhe mikrobiomës së kancerit të zorrës së trashë".
Artikull i botuar në Nature Medicine
Përmbledhje e AC-ICAM
Studiuesit përdorën një platformë gjenomike ortogonale për të analizuar mostrat e tumorit të ngrira fresk dhe përputhën indet e shëndetshme të zorrës së trashë ngjitur (çifte tumor-normal) nga pacientët me një diagnozë histologjike të kancerit të zorrës së trashë pa terapi sistemike. Bazuar në sekuencimin e të gjithë ekzomit (WES), kontrollin e cilësisë së të dhënave të ARN-seq dhe shqyrtimin e kritereve të përfshirjes, të dhënat gjenomike nga 348 pacientë u ruajtën dhe u përdorën për analizën pasuese me një ndjekje mesatare prej 4.6 vjetësh. Ekipi i hulumtimit e quajti këtë burim Sidra-LUMC AC-ICAM: Një hartë dhe udhëzues për ndërveprimet imunitar-kancer-mikrobiomë (Figura 1).
Klasifikimi molekular duke përdorur ICR
Duke kapur një grup modular të shënuesve gjenetikë imunitarë për imunombikëqyrje të vazhdueshme të kancerit, të quajtur konstanta imunitare e refuzimit (ICR), ekipi i kërkimit e optimizoi ICR-në duke e kondensuar atë në një panel me 20 gjene që mbulon lloje të ndryshme të kancerit, duke përfshirë melanomën, kancerin e fshikëzës dhe kancerin e gjirit. ICR është shoqëruar gjithashtu me përgjigjen ndaj imunoterapisë në një sërë llojesh kanceri, duke përfshirë kancerin e gjirit.
Së pari, studiuesit vërtetuan nënshkrimin ICR të kohortës AC-ICAM, duke përdorur një qasje të bashkëklasifikimit të bazuar në gjenin ICR për të klasifikuar kohortën në tre grupe/nëntipe imune: ICR i lartë (tumore të nxehta), ICR mesatar dhe ICR i ulët (tumore të ftohta) (Figura 1b). Studiuesit karakterizuan prirjen imune të shoqëruar me nëntipet molekulare konsensusi (CMS), një klasifikim i bazuar në transkriptome i kancerit të zorrës së trashë. Kategoritë CMS përfshinin CMS1/imune, CMS2/kanonike, CMS3/metabolike dhe CMS4/mezenkimale. Analiza tregoi se rezultatet e ICR ishin të lidhura negativisht me shtigje të caktuara të qelizave kancerogjene në të gjitha nëntipet CMS, dhe korrelacione pozitive me shtigje imunosupresive dhe stromale u vunë re vetëm në tumoret CMS4.
Në të gjitha CMS, bollëku i nëngrupeve të qelizave vrasëse natyrore (NK) dhe qelizave T ishte më i larti në nëngrupet me imunitet të lartë ICR, me ndryshueshmëri më të madhe në nëngrupet e tjera të leukociteve (Figura 1c). Nëngrupet imune të ICR kishin OS dhe PFS të ndryshme, me një rritje progresive të ICR nga e ulëta në të larta (Figura 1d), duke vërtetuar rolin prognostik të ICR në kancerin kolorektal.
Figura 1. Dizajni i studimit AC-ICAM, nënshkrimi i gjeneve të lidhura me imunitetin, nëntipet imune dhe molekulare dhe mbijetesa.
ICR kap qelizat T të pasuruara me tumor, të amplifikuara në mënyrë klonale
Vetëm një pakicë e qelizave T që infiltrojnë indin tumoral është raportuar të jetë specifike për antigjenet tumorale (më pak se 10%). Prandaj, shumica e qelizave T intra-tumorale quhen qeliza T të pranishme (qeliza T të pranishme). Korrelacioni më i fortë me numrin e qelizave T konvencionale me TCR produktive u vu re në nënpopullatat e qelizave stromale dhe leukociteve (të zbuluara nga RNA-seq), të cilat mund të përdoren për të vlerësuar nënpopullatat e qelizave T (Figura 2a). Në grupet ICR (klasifikimi i përgjithshëm dhe CMS), klonaliteti më i lartë i TCR-ve SEQ imune u vu re në grupet CMS1/imune me ICR-të lartë dhe nëntipin CMS (Figura 2c), me përqindjen më të lartë të tumoreve me ICR-të lartë. Duke përdorur të gjithë transkriptomin (18,270 gjene), gjashtë gjene ICR (IFNG, STAT1, IRF1, CCL5, GZMA dhe CXCL10) ishin ndër dhjetë gjenet kryesore të shoqëruara pozitivisht me klonalitetin SEQ imune të TCR (Figura 2d). Klonaliteti i ImmunoSEQ TCR korreloi më fort me shumicën e gjeneve ICR sesa korrelacionet e vëzhguara duke përdorur shënjuesit CD8+ që i përgjigjen tumorit (Figura 2f dhe 2g). Si përfundim, analiza e mësipërme sugjeron që nënshkrimi i ICR kap praninë e qelizave T të pasuruara me tumor, të amplifikuara klonalisht dhe mund të shpjegojë implikimet e tij prognostike.
Figura 2. Metrikat e TCR dhe korrelacioni me gjenet e lidhura me imunitetin, nëntipet imune dhe molekulare.
Përbërja e mikrobiomës në indet e shëndetshme dhe të kancerit të zorrës së trashë
Studiuesit kryen sekuencimin e ARN-së 16S r duke përdorur ADN-në e nxjerrë nga tumori i përputhur dhe indi i shëndetshëm i zorrës së trashë nga 246 pacientë (Figura 3a). Për validim, studiuesit analizuan gjithashtu të dhënat e sekuencimit të gjenit të ARN-së 16S r nga 42 mostra shtesë tumori që nuk kishin ADN normale të përputhur të disponueshme për analizë. Së pari, studiuesit krahasuan bollëkun relativ të florës midis tumoreve të përputhura dhe indit të shëndetshëm të zorrës së trashë. Clostridium perfringens u rrit ndjeshëm në tumore krahasuar me mostrat e shëndetshme (Figura 3a-3d). Nuk kishte ndonjë ndryshim të rëndësishëm në diversitetin alfa (diversiteti dhe bollëku i specieve në një mostër të vetme) midis mostrave tumorale dhe atyre të shëndetshme, dhe një reduktim modest në diversitetin mikrobik u vu re në tumoret me ICR të lartë në krahasim me tumoret me ICR të ulët.
Për të zbuluar lidhjet klinikisht të rëndësishme midis profileve mikrobike dhe rezultateve klinike, studiuesit synuan të përdorin të dhënat e sekuencimit të gjenit 16S rRNA për të identifikuar tiparet e mikrobiomës që parashikojnë mbijetesën. Në AC-ICAM246, studiuesit përdorën një model regresioni OS Cox që përzgjodhi 41 tipare me koeficientë jo-zero (të shoqëruar me rrezikun diferencial të vdekshmërisë), të quajtur klasifikues MBR (Figura 3f).
Në këtë grup trajnimi (ICAM246), një rezultat i ulët MBR (MBR<0, MBR i ulët) u shoqërua me një rrezik dukshëm më të ulët vdekjeje (85%). Studiuesit konfirmuan lidhjen midis MBR të ulët (rrezikut) dhe OS të zgjatur në dy grupe të validuara në mënyrë të pavarur (ICAM42 dhe TCGA-COAD). (Figura 3) Studimi tregoi një korrelacion të fortë midis kokut endogastrik dhe rezultateve MBR, të cilat ishin të ngjashme në tumor dhe indin e shëndetshëm të zorrës së trashë.
Figura 3. Mikrobioma në tumor dhe inde të shëndetshme dhe marrëdhënia me ICR dhe mbijetesën e pacientit.
Përfundim
Qasja multi-omike e përdorur në këtë studim mundëson zbulimin dhe analizën e plotë të nënshkrimit molekular të përgjigjes imune në kancerin kolorektal dhe zbulon ndërveprimin midis mikrobiomës dhe sistemit imunitar. Sekuencimi i thellë TCR i tumorit dhe indeve të shëndetshme zbuloi se efekti prognostik i ICR mund të jetë për shkak të aftësisë së tij për të kapur klonet e qelizave T të pasuruara me tumor dhe ndoshta specifike për antigjenin e tumorit.
Duke analizuar përbërjen e mikrobiomës së tumorit duke përdorur sekuencimin e gjenit 16S rRNA në mostrat AC-ICAM, ekipi identifikoi një nënshkrim të mikrobiomës (rezultati i rrezikut MBR) me vlerë të fortë prognostike. Edhe pse ky nënshkrim u nxor nga mostrat e tumorit, kishte një korrelacion të fortë midis kolorektumit të shëndetshëm dhe rezultatit të rrezikut MBR të tumorit, duke sugjeruar që ky nënshkrim mund të kapë përbërjen e mikrobiomës së zorrëve të pacientëve. Duke kombinuar rezultatet ICR dhe MBR, ishte e mundur të identifikohej dhe validohej një biomarker studentor multi-omik që parashikon mbijetesën tek pacientët me kancer të zorrës së trashë. Seti i të dhënave multi-omike i studimit ofron një burim për të kuptuar më mirë biologjinë e kancerit të zorrës së trashë dhe për të ndihmuar në zbulimin e qasjeve terapeutike të personalizuara.
Koha e postimit: 15 qershor 2023
Cilësimet e privatësisë